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《建筑力学》教案
第一章 绪论
【目的要求】
1. 掌握：刚体的概念，杆件变形的基本形式。
2．熟悉：平面杆系结构的类型，建筑力学的任务，刚体、变形体及其基本假设。 3．了解：薄壁结构、实体结构的概念，载荷的分类。
【重点、难点】
1．教学重点：杆件变形的基本形式。 2．教学难点：刚体、变形体及其基本假设。 【教学方法与教学手段】 讲授式、讨论式、案例式。 【教学时数】 4学时 【本章知识点】 1．杆系结构
杆系结构——建筑物中的骨架主要由杆件组成，建筑力学主要研究平面杆件结构，在计算简同中用其轴线表示；
2．计算模型：刚体、变形体
计算模型－刚体、变形体——其中刚体是受力不变形的物体，当我们讨论的问题与变形无关或影响很小时可以使问题简化；
3．变形基本形式
变形体是物体变形不可忽略时的讨论，但也要有连续、均匀及各向同性的假设。包括拉压、剪切、扭转、弯曲，这四种基本的变形形式是日常生活中常见的，在本课程的学习中，应注意产生变形的力和力偶与相应的变形的对应关系。
4．建筑力学的内容和任务
（1）结构由杆件组成，如何组成才能成为一个结构是我们首先要研究的问题；
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（2）结构是要承受荷载的，这里讨论最简单的结构（静定结构）在荷载作用下的内力计算（杆件视为刚体）
（3）研究单个杆件在基本变形形式下的受力情况，及其相应的变形以及受力与变形之间关系（变形体）
（4）静定结构在荷载作用下的变形与位移 （5）超定结构的内力（位移）三个经典方法 （6）直杆受压的稳定问题
5．集中荷载、均布荷载
主要讨论集中荷载、均布荷载问题，其它荷载在其他课程讨论。
【基本内容及要求】 1．结构与构件
（1）理解结构的概念；
（2）了解结构按其几何特征的三种分类。
2．刚体、变形体及其基本假设
（1）了解建筑力学中物体的概念；
（2）掌握在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型，以及刚体、理想变形固体的概念及其主要区别。
（3）掌握弹性变形与塑性变形的概念。
3．杆件变形的基本形式
（1）掌握轴向变形或压缩、剪切、扭转、弯曲四种基本变形的变形特点。
4．建筑力学的任务和内容
（1）了解建筑力学的任务、目的，结构正常工作必须满足的要求； （2）掌握强度、刚度、稳定性的概念； （3）了解建筑力学的内容。
5．荷载的分类
（1）掌握荷载的概念；
（2）了解按荷载作用范围的分类及分布荷载、集中荷载的概念； （3）了解按荷载作用时间的分类及恒荷载、活荷载的概念；
（4）了解按荷载作用性质的分类及静荷载、动荷载的概念及动荷载作用的基本特点。
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第二章 静力学基础
【目的要求】
本章研究力对点的矩的概念及其计算，还研究组成力系的力偶。其目的是这些知识不仅在实际中有重要意义，而且还为学习下一章平面一般力系打下基础。研究力的基本知识和物体的受力分析。其目的是应用力系的平衡条件，根据已知力求出结构的支座反力，为下一步的结构计算打好基础。
1. 掌握力矩的概念和计算，合力矩定理及其应用；力偶的概念、力偶的基本性质以及平面力偶系的合成和计算；能对单个物体和简单的物体系统进行正确的受力分析并绘出受力图。
2．熟悉力的概念、平衡的概念、静力学公理、常见约束及相应约束反力 3．了解几种常见约束的实例。
【重点、难点】
1．教学重点：力矩的概念和计算，合力矩定理及其应用；力偶的概念、力偶的基本性质以及平面力偶系的合成和计算；能对单个物体和简单的物体系统进行正确的受力分析并绘出受力图。
2．教学难点：对物体系统进行正确的受力分析并绘出受力图。 【教学方法与教学手段】 讲授式、讨论式、案例式。 【教学时数】 6学时 【基本内容】
一、约束与约束反力
一般所说的支座或支承；约束是相对的，a对b有一方向的约束，则b对a就有同一方向相反的约束与约束相对应的约束力也是相对的。
一物体（例为一刚性杆件）在平面内确定其位置需要两个垂直方向的坐标（一般取水平x，竖直y）和杆件的转角。 因此对应的约束力是两个力与一个力偶
根据约束（限制）的位移与相应的约束力可以将7种约束形式归纳为以下4类：
1．一个位移的约束及约束反力 2．两个位移的约束及约束反力
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3．三个位移的约束及约束反力
4．一个位移及一个转角的约束及约束反力 1．一个位移的约束及约束反力
柔索约束：由软绳构成的约束。绳索悬挂重物，物体只能受绳子对其向上的拉力
光滑面约束：由两个物体光滑接触构成的约束。物体在光滑地面上，只受地面对其向上的压力；
滚动铰支座：将杆件用铰链约束连接在支座上，支座用滚轴支持在光滑面上，这样的支座称为滚动铰支座。表示物体在竖直方向受到约束；
链杆约束：链杆是两端用光滑铰链与其它物体连接，不计自重且中间不受力作用的杆件。物体在竖直方向受到约束，约束力可向上，可向下。
这部分重点要求：根据约束形式、熟练确定其约束性质，并正确画出约束力。约束力的方向可根据判断确定一个正方向；不易判断的可以任意确定一个正方向。
2．两个位移的约束及约束反力（固定）
铰支座：分为固定铰支座和滚动铰支座。固定铰支座是将铰链约束与地面相连接的支座；固定铰支座是将杆件用铰链约束连接在支座上，支座用滚轴支持在光滑面上。
3．三个位移的约束及约束反力
固定端：使杆件既不能发生移动也不能发生转动的约束； 4．一个位移及一个转角的约束及约束反力
定向支座：将杆件用两根相邻的等长、平行链杆与地面相连接的支座。 二、结构计算简图
计算简图是实际结构的简化模型。
选用原则是：反映实际结构的主要性能；同时便于分析和计算。计算简图的选用需要较深厚的力学概念，并与工程实践相结合，以及实践的检验。 本课程只讨论（典型）计算简图。 1．支座形式及反力：
支座的形式有：链杆支座、铰支座、固定支座及定向支座。 支座约束要注意：
（1）链杆支座的约束反力必定沿着两铰链中心的连线作用在物体上。准确地说应为约束的位移方向。如：表示为滚轴支座和可动铰支座形式，则约束反力应为竖直方向，
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二力杆的杆件只通过两端铰链受力作用，链杆只在两端铰链外受力作用，因此又称二杆。
（2）铰支座及反力，这里的铰支座是固定铰支座：约束杆端的轴向、切向位移；相应的约束反力是一个轴力和一个剪力。可以用两个垂直分力表示。 （3）固定支座：约束杆端的轴向、切向位移及转动；相应的固定端约束反力是一个轴力、一个剪力和一个力偶。
（4）定向支座：约束杆端的轴向位移及转动；相应的约束反力是沿链杆方向的力和定向支座：约束杆端的轴向位移及转动；相应的约束反力是沿链杆方向的力和一个力偶。
2．结点形式及作用力 结构中杆件的交点称为结点。
结构计算简图中的结点有：铰结点、刚结点、组合结点等三种。 （1）铰结点
铰结点上的各杆用铰链相连接。相互约束杆端的水平及竖向位移；其约束反力用两对垂直的，互为作用与反作用的分力表示。杆件受荷载作用产生变形时，铰结点上各杆件端部的夹角发生改变，即可以有相对转动。 （2）刚结点
刚结点上各杆件刚性连接。杆件受荷载作用产生变形时，结点上各杆件端部的夹角不发生改变。相互约束杆端的水平及竖向位移及转动；其相互的约束力用互为作用与反作用的两对垂直的分力及一对力偶表示。 （3）组合结点
如果结点上的一些杆件用铰链连接，另一些杆件刚性连接，这种结点称为组合结点。
三、物体受力分析
物体受力分析包含两个步骤：取分离体，画受力图。
1．取分离体：是把所要研究的物体解除约束，即解除研究对象与其它部分的联系；
2．画受力图：用相应的约束力代替解除的约束，画出其简图╠╠受力图。受力图是画出分离体上所受的全部力，即主动力与约束力的作用点、作用线及其作用方向。主动力是荷载产生的力，实际作用的力；约束力是解除联系的作用力。 受力分析步骤：
1．取研究对象；画分离体图 2．在分离体上画所有主动力
3．在分离体上解除约束处按约束性质 画出全部约束力，假设一个正方向
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建筑力学教案(完整版)
